JPH07118093A

JPH07118093A - ダイヤモンド結晶の形成方法

Info

Publication number: JPH07118093A
Application number: JP26251493A
Authority: JP
Inventors: Keiji Hirabayashi; 敬二平林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【構成】気相合成法を用いた、ダイヤモンド結晶の形
成方法における基体への前処理法であって、少なくとも
炭素を含有する化合物のプラズマ中で基体にバイアスを
印加してダイヤモンド結晶核を形成するプラズマ処理法
において、前記プラズマ中に体積比１０％以上、８０％
以下のキセノンまたはクリプトンより選ばれた１種以上
のガスを添加することを特徴とするダイヤモンド結晶の
形成方法。【効果】ダイヤモンド結晶の核発生が増加し、平坦性
の良好なダイヤモンド結晶膜が得られる。更に、ダイヤ
モンド結晶の選択成長も可能となった。これらのダイヤ
モンド結晶は、特に電子材料、ヒートシンクとしてすぐ
れたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド結晶の形
成方法、特に核発生増加のための基板前処理法に関す
る。更に、本発明はダイヤモンド結晶の選択成長法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンドは、大きなバンドギャップ
（５．５ｅＶ）、大きなキャリア移動度（電子１８００
ｃｍ² ／Ｖ・Ｓ、正孔１６００ｃｍ² ／Ｖ・Ｓ）、大き
な熱伝導度（２０Ｗ／ｃｍ・Ｋ）を持ち、更に高硬度で
耐摩耗性に優れる等の他の材料では得られない種々の特
性を有している。

【０００３】このため、近年、気相からのダイヤモンド
合成、特に化学的気相析出法（ＣＶＤ法）での形成方法
に関して研究が進んでいる。従来、ＣＶＤ法で基体上
に形成されるダイヤモンド結晶は、基板前処理法によ
り、以下のような形態の析出物が得られる。（１）基体としては天然、または人工ダイヤモンド結
晶、およびダイヤモンド結晶に近い結晶構造を持つ立方
晶窒化ホウ素（ｃ−ＢＮ）を用いると、ダイヤモンド結
晶は、下地基体とエピタキシャル関係を持ち、非常に平
滑性の高い単結晶膜として析出する。（２）基体前処理を施さないシリコン単結晶基体を用い
ると、ダイヤモンド結晶は独立の粒子として分散して析
出する。（３）基体前処理としてダイヤモンド砥粒を用いて基体
表面を傷つけ処理を施すと、ダイヤモンド結晶の核発生
密度が向上し、多結晶ダイヤモンド膜が形成される。（４）基体前処理として少なくとも炭素を含有するプラ
ズマ中で基体にバイアスを印加するプラズマ処理を施す
とダイヤモンド結晶の核発生が増加し、多結晶ダイヤモ
ンド結晶が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例で形成されたダイヤモンド結晶の成長法には以下の
ような問題点があった。（１）ダイヤモンド及び立方晶窒化ホウ素基体へのエピ
タキシャル成長で得られる単結晶膜は、平滑で結晶性も
良好であるが、基体が非常に高価であり実用的でない。（２）基板前処理を施さない場合、核発生が非常に少な
く膜状ダイヤモンド結晶を形成するためには非常に長い
合成時間が必要になる。また膜の表面凹凸も大きくな
る。（３）基板前処理として基板表面の傷つけ処理を行った
場合、多結晶膜が形成されるが、傷つけ処理法は再現性
が乏しく、また、ダイヤモンド結晶膜の膜ムラが生じ易
い。（４）プラズマ処理法は、基板前処理法として再現性が
高く、また膜ムラも少なく好適な方法であるが、更に核
発生密度を増加させて、平滑性の高いダイヤモンド膜を
形成することが望まれていた。本発明は、上記従来例の問題点を解決し、核発生密度を
向上させ、平滑性の高いダイヤモンド結晶膜を得るため
に鋭意検討した結果なされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、気相合成法を用いた、ダイヤモンド結晶
の形成方法における基体への前処理法であって、少なく
とも炭素を含有する化合物のプラズマ中で基体にバイア
スを印加してダイヤモンド結晶核を形成するプラズマ処
理法において、前記プラズマ中に体積比１０％以上、８
０％以下のキセノン及び、又はクリプトンを添加するこ
とを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、少なくとも表面に電気伝
導層が形成されている基体上に絶縁性マスクパターンを
形成し、更に上記プラズマ中で前記基体にバイアスを印
加してダイヤモンド結晶核を形成するプラズマ処理にお
いてをプラズマ中に体積比１０％以上、８０％以下のキ
セノン及び、又はクリプトンを添加して施し、更にその
後に、気相合成法を用いて前記絶縁性マスクパターン以
外の部分に選択的にダイヤモンド結晶層を形成すること
を特徴とするものである。以下、本発明を詳細に説明す
る。

【０００７】本発明者は、気相合成ダイヤモンド結晶の
基板前処理法、特にプラズマ処理法における添加ガスに
ついて詳細な検討を行った結果、プラズマへのキセノン
及びクリプトンガスの添加がダイヤモンド結晶の核発生
密度に及ぼす影響を見いだし、本発明に到達したもので
ある。

【０００８】つまり、本発明は、気相合成法を用いた、
ダイヤモンド結晶の形成方法における基体への前処理法
であって、少なくとも炭素を含有する化合物のプラズマ
中で基体にバイアスを印加してダイヤモンド結晶核を形
成するプラズマ処理法において、前記プラズマ中に体積
比１０％以上、８０％以下のキセノン及び、又はクリプ
トンを添加することによりダイヤモンド結晶の核発生密
度向上を実現したものである。また、本発明は、少なく
とも表面に電気伝導層が形成されている基体上に絶縁性
マスクパターンを形成し、更に上記プラズマ中で前記基
体にバイアスを印加してダイヤモンド結晶核を形成する
プラズマ処理を施し、更にその後に、気相合成法を用い
て前記絶縁性マスクパターン以外の部分に選択的にダイ
ヤモンド結晶層を形成することを実現したものである。

【０００９】また、本発明で言う少なくとも炭素を含有
する化合物のプラズマ中で基体にバイアスを印加するプ
ラズマ処理とは、少なくとも炭素を含有する化合物を含
む原料ガスをプラズマ化し、そのプラズマ中に基体を設
置し、更にその基体にバイアスを印加して、基体表面を
活性化してダイヤモンド結晶核を形成する方法である。
このプラズマ処理により、ダイヤモンド結晶核が多数形
成されるためダイヤモンド結晶の析出量が増加し、平坦
性の良好なダイヤモンド結晶膜が形成される。

【００１０】本発明においては、プラズマ処理時に、プ
ラズマ中にキセノン及び、又はクリプトンガスを体積比
で１０％以上、８０％以下、好適には２０％以上、６０
％以下添加する。１０％未満では、キセノン及びクリプ
トンの添加効果がなく核発生の増加が促進されない。ま
た８０％より多い場合、水素及び炭素を含有する化合物
炭素の添加量が減少し、ダイヤモンド結晶核が形成され
なくなる。上記範囲内のキセノン及びクリプトンガスの
添加によりダイヤモンド結晶核の形成量が更に向上し、
膜の平坦性が上昇する。プラズマ処理時にキセノンおよ
びクリプトンガスの添加により核発生が増加する機構に
ついては不明な点が多いが、原子量の大きいこれらのガ
スのイオンが基体表面へ衝突することにより、基体表面
の活性化が促進されるものと考えられる。また、これら
のガスを添加することにより、プラズマの安定化、更に
プラズマ密度の向上の効果もあると考えられる。プラズ
マ処理時のキセノン、クリプトン以外の添加ガスとして
は、炭素を含有する化合物としてメタン、エタン、エチ
レン、アセチレン等の炭化水素やエチルアルコール、メ
チルアルコール、アセトン等の酸素含有の有機化合物、
更にはトリクロロエチレン、四塩化炭素等のハロゲン化
炭素を用いることができる。その他、適宜、水素、酸
素、アルゴン、ヘリウム等のガスを添加する。このと
き、炭素を含有する化合物の添加量は、全原料ガスの４
％から５０％程度にする。

【００１１】プラズマの発生方法としては、公知の高周
波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ発生装置、Ｅ
ＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ発生装置等を
用いることができる。

【００１２】基板に印加するバイアスは正及び負どちら
でも良い。このバイアス印加によるダイヤモンド結晶核
形成の機構には不明な点が多いが、負バイアスの場合、
炭素源イオンが基体に衝突し炭素が基体中に拡散してダ
イヤモンド結晶核を形成する、と考えられる。また正バ
イアスの場合、基体表面に電子照射が生じ、表面が活性
化されて反応性が進み、ダイヤモンド結晶核が形成され
易くなる、と考えられる。基体に印加するバイアスの値
は、負バイアスの場合、好ましくは−２０Ｖ以上、−４
００Ｖ以下、より好ましく−４０Ｖ以上、−２００Ｖ以
下であり、−２０Ｖ未満ではバイアス印加効果がなく、
ダイヤモンド核の形成が小さく、均一な膜を得ることが
できない。また−４００Ｖより大きい場合は、基体のエ
ッチングの効果が大きくなり、ダイヤモンド結晶の核発
生が生じにくくなり、膜の平滑性が劣化する。なお、基
体に印加する負バイアスは、一般的に直流バイアスであ
るが、高周波バイアスを印加してもその自己バイアスに
より、負バイアスが生じ、実質的に直流の負バイアスを
印加したのと同様な効果を有する。この時、自己バイア
スの値は前記、直流バイアスの場合と同様にすることが
好ましい。このため、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周
波バイアスを基体に印加しながら前記プラズマ処理を行
っても良い。更に、正バイアスの場合、好ましくは４０
Ｖ以上、４００Ｖ以下、より好ましく６０Ｖ以上、２０
０Ｖ以下出あり、４０Ｖ未満ではバイアス印加効果がな
く、また４００Ｖより大きい場合、基板が電子照射を受
け、基体温度が上昇しダイヤモンド結晶がグラファイト
化し易くなる。

【００１３】プラズマ処理時の圧力は、プラズマが形成
可能な圧力であればいかなる範囲でも良いが、例えば、
マイクロ波プラズマＣＶＤ法の場合、好ましくは１Ｐａ
から１０⁴ Ｐａ、より好ましくは１０²Ｐａから１０⁴Ｐ
ａ程度にする。プラズマ処理時間は、プラズマ出力及び
炭素源濃度、更にはバイアス電圧等で変化し、一概に言
えないが、一般的には１分間から１０時間程度である。

【００１４】上記プラズマ処理により基体上にダイヤモ
ンド結晶核が１０⁶ 個／ｃｍ² から１０¹⁰個／ｃｍ² 程
度形成され、その後に、通常ダイヤモンドの形成法を用
いることにより平坦性の良好なダイヤモンド結晶層が得
られる。

【００１５】更に、少なくとも表面に電気伝導層が存在
する基体上に絶縁性マスクパターンを形成した後に、基
体のバイアスプラズマ処理を施してダイヤモンド結晶を
形成することにより、マスクパターン以外の部位に選択
的にダイヤモンド結晶を成長させる選択成長も可能とな
る。選択成長の模式図を図１に示す。まず、少なくとも
表面に電気伝導層が存在する基体１上に、絶縁性マスク
２を形成する（図１Ａ）。次に、この基体にバイアスプ
ラズマ処理を施すと、バイアスの効果は、絶縁性マスク
形成部では生じないため、基体１上の絶縁性マスク２が
形成されていない部分のみにダイヤモンド結晶核３が形
成される（図１Ｂ）。更に通常のダイヤモンド形成を行
うことにより、絶縁性マスク形成以外の部分のみにダイ
ヤモンド結晶４が選択的に形成される（図１Ｃ）。この
時、絶縁性マスクパターンとしては、酸化けい素、窒化
けい素、酸化アルミ、窒化けい素、チタン酸ストロンチ
ウム、酸化ジルコニア等、種々の酸化物、窒化物及びこ
れらの含有物を用いることができる。これらのマスクパ
ターンの形成方法は、公知の光描画法等を用いることが
できる。また、少なくとも表面に電気伝導層が存在する
基体としては、種々の金属基体、半導体基体、更には絶
縁性基体上に種々の金属又は半導体層を形成した基体等
を用いることができる。絶縁性マスクパターン上にはプ
ラズマ処理時のバイアス印加の効果が生じず、前記、電
気伝導層のみに、ダイヤモンドの核発生が生じる。この
ためダイヤモンド結晶はマスクパターンを形成した以外
の部位にのみ選択的に形成される。

【００１６】また、本発明のダイヤモンド結晶は、以下
で述べるＣＶＤ（化学的気相蒸着法）法及び燃焼炎法を
用いて形成することができる。

【００１７】ＣＶＤ法には熱フィラメントＣＶＤ法、マ
イクロ波ＣＶＤ法、有磁場マイクロ波ＣＶＤ法、直流プ
ラズマＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法等がある。上記
気相合成法に用いる原料ガスの炭素源としては、メタ
ン、エタン、エチレン、アセチレン等の炭化水素ガス、
及びアルコール、アセトン等の液状有機化合物、一酸化
炭素またはハロゲン化炭素などを用いることができる。
さらに適宜、水素、酸素、塩素、フッ素を含むガスを添
加することができる。

【００１８】しかしながら、高品質のダイヤモンド結晶
単結晶膜を形成する場合、原料ガスは、少なくとも水
素、炭素及び酸素元素を含んでいることが必要である。
この場合、１種の原料ガス中に上記全元素を含んでいて
もよく、またいずれかの元素を含む原料ガスの複数種を
組み合わせても良い。この場合、その原料ガス中の炭素
源濃度は２０％以下とする必要がある。ここで言う炭素
源濃度とは、（炭素源ガス流量）×（炭素源ガス中の炭素原子数）／
（全原料ガス流量）×１００である。炭素源ガス中の炭素源原子数は、たとえばメタ
ン（ＣＨ₄ ）なら１、プロパン（Ｃ₃ Ｈ₈ ）なら３、ア
セトン（ＣＨ₃ ＣＯＣＨ₃ ）なら３となる。この炭素源
濃度を２０％以下とする理由は、ダイヤモンド結晶の過
飽和度を抑え、アモルファス炭素の成長を抑制するため
である。下限は特にないが０．０１％以下では実用的な
ダイヤモンド結晶の形成速度が得られない場合がある。

【００１９】更に、ＣＶＤ法においては、原料ガス中の
酸素と炭素の原子数の比（Ｏ／Ｃ）を０．２≦Ｏ／Ｃ≦
１．２、望ましくは０．３≦Ｏ／Ｃ≦１．１とすること
が好ましい。０．２未満では添加効果がなく、良質のダ
イヤモンド結晶を得ることができず、また１．２を越え
ると酸素のエッチング効果で実用上使用可能なダイヤモ
ンド形成速度を得ることができないことがある。上記Ｏ
／Ｃ値を調節するには、例えば、Ｏ₂ 、Ｈ₂ Ｏ、Ｎ₂ Ｏ
などの酸素添加ガスを原料ガス中に添加することができ
る。

【００２０】燃焼炎法では、酸素−アセチレン炎を用い
るがこの主たる原料ガス中の酸素とアセチレンとのモル
比の値は０．８５≦Ｏ₂ ／Ｃ₂ Ｈ₂ ≦１．０となるよう
に、好ましくは、０．９≦Ｏ₂ ／Ｃ₂ Ｈ₂ ≦０．９９と
することで、良質な結晶性を有し、さらに比較的高い成
長速度（数十μｍ／ｈｒ）でダイヤモンド結晶膜を形成
することができる。

【００２１】本発明で用いられる基体は、種々の金属性
基体、半導体基体、セラミックス基体及び絶縁体基体で
ある。このうち、絶縁性基体においては少なくとも表面
には導電層を設け、プラズマ処理時のバイアス効果を生
じさせる必要がある。導電層としては種々の金属層及び
半導体層を用いることができる。

【００２２】本発明のダイヤモンド結晶膜は、特にヒー
トシンク（脱熱材）及び半導体装置として好適である。
ダイヤモンド結晶は、常温で物質中一番の熱伝導率［２
０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を有しているため、ダイヤモン
ド結晶上に種々の半導体装置、例えばマイクロ波発振
器、レーザーダイオード等を作成または装着することに
より、半導体装置の放熱効果を大幅に向上させることが
できる。また、自然界では、原子量１２の¹²Ｃと原子量
１３の¹³Ｃの２つの同位体がそれぞれ９８．９％と１．
１％の割合で存在している。上述したダイヤモンド結晶
の熱伝導率は、「自然界の炭素」を用いた場合である
が、原子量１２の¹²Ｃの割合を増やすことにより、更に
熱伝導率が向上する。例えば、¹³Ｃの割合を０．１％程
度まで減らすことにより熱伝導率は、３０００Ｗ／（ｍ
・Ｋ）まで向上する。本発明においても、同位体的な純
度の高い炭素原料を用いることにより更に熱伝導率の高
い好適なヒートシンクを作成することができる。

【００２３】更に、ダイヤモンド結晶膜中に適度なドー
パントを添加することにより、半導体ダイヤモンド結晶
を形成することができる。この半導体ダイヤモンド結晶
層は、基体上に形成しても良いし、基体上に絶縁性ダイ
ヤモンド結晶層を形成した後に半導体ダイヤモンド結晶
層を積層しても良い。この半導体ダイヤモンド結晶層
は、単結晶層であるので、電子及び正孔の移動度が大き
く良好な半導体特性を有する。なお、ｐ型半導体層を形
成するためには、原料ガス中にホウ素を含有するガスを
印加する方法、またアルコール等に液体炭素源を用いる
場合は液体炭素源中にほう酸等のホウ素源を添加する方
法、更にはホウ素イオンをダイヤモンド結晶に注入する
イオン注入法等を用いることができる。また、ｎ型半導
体層を形成するためには、原料ガス中に燐、リチウム、
ナトリウムを含有するガスを印加する方法、またアルコ
ール等に液体炭素源を用いる場合は液体炭素源中に燐、
リチウム、ナトリウム等の含有物を添加する方法、更に
は燐、リチウム、ナトリウムイオンをダイヤモンド結晶
に注入するイオン注入法等を用いることができる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。

【００２５】実施例１本実施例においてダイヤモンド結晶の合成は図２に示す
マイクロ波プラズマＣＶＤ法を用いておこなった。図２
中、２１は石英製反応管、２２は原料ガス導入口で不図
示のガスボンベ、ガス流量調節器、バルブが接続されて
いる。２３はガス排気口で不図示のターボ分子ポンプ、
ドライポンプ及びバルブ、圧力調整用バルブが接続され
ている。２４はマイクロ波導波管で不図示のマイクロ波
電源が接続されている。２５はメッシュ電極でアースに
設置されている。２６は基体、２７は基体ホルダーで２
８のバイアス印加用電源が接続されている。基板として
はシリコン単結晶基板（１インチ径、｛１００｝面）を
用いた。この基板をマイクロ波プラズマＣＶＤ装置に入
れ、まず、プラズマ処理を行う。プラズマ処理条件は、
メタン（２５％）−クリプトン（２５％）−水素系ガス
を用い、圧力：５０Ｔｏｒｒ、マイクロ波出力：３００
Ｗ、基板バイアス：−８０Ｖ（バイアス印加用電源２８
として直流電源を使用）、処理時間：３０分間とした。
続いて、同一の装置を用いてダイヤモンド結晶を形成し
た。ダイヤモンド結晶の形成条件は、エチルアルコール
（１％）−水素系で、圧力：６０Ｔｏｒｒ、マイクロ波
出力：６００Ｗ、基板温度：８００℃、合成時間は５時
間とした。この時、バイアス印加用電源２８をはずし、
基体ホルダーをアース電位に接地した。以上のようにし
て得られたダイヤモンド結晶を走査型電子顕微鏡観察を
行った所、平坦性の良好な多結晶膜が約４μｍ厚形成さ
れていることが分かった。

【００２６】実施例２プラズマ処理時の添加ガスを、メタン（１０％）−水素
−（アルゴン、クリプトン、キセノン、の内いずれか）
の系に変化させる以外は実施例１と同様にしてプラズマ
処理を行った。いづれのサンプルについても、ダイヤモ
ンド結晶の合成時間を３０分のものと５時間のもの、２
サンプルづつ形成し（形成条件）は実施例１と同様）、
合成時間３０分のダイヤモンド結晶について、走査型電
子顕微鏡を用いて核発生密度の測定を行い、合成時間５
時間のダイヤモンド結晶については膜表面の面粗さ測定
を行った。まず、核発生密度の測定結果を図３に示す。
図３は、アルゴン、クリプトン、キセノンガスの添加量
と、核発生密度との関係を示したものである。この図に
よれば、クリプトン、キセノンを１０−８０％の範囲内
で添加することにより核発生密度は１０⁷ 個／ｍｍ² 以
上となり、大幅なダイヤモンド核形成密度の向上が認め
られた。これに対し、クリプトン、キセノンの添加量が
１０％未満、及び８０％より大きい場合は、核発生密度
は１０⁶ 個／ｍｍ² 台であった。更に、クリプトン、キ
セノンの代わりにアルゴンを用いた場合、添加によりク
リプトン、キセノンと同様にダイヤモンド結晶核発生増
加の効果が観察されるが、やはり核発生密度は１０⁶ 個
／ｍｍ² 台であった。また、各サンプルについて、ダイ
ヤモンド膜の面粗さ（Ｒｍａｘ）を測定した所、クリプ
トン、キセノンの添加量が１０−８０％の場合、５０ｎ
ｍ以下と良好な平滑性を有していることが分かった。こ
れに対し、クリプトン、キセノンの添加量が０％、９０
％のダイヤモンド膜の面粗さは、１００ｎｍ以上であっ
た。このように本発明のキセノン、クリプトンの範囲内
にすることにより、ダイヤモンド結晶の核発生密度は、
クリプトン及びキセノンを添加しない場合又は添加量が
本発明の範囲外の場合と比べ、大幅に増加し、平坦性の
良好なダイヤモンド結晶膜を得ることができた。

【００２７】実施例３−６、比較例１−２基板前処理方法を変化させる以外は、実施例２と同様に
してダイヤモンド結晶を形成した。析出物は走査型電子
顕微鏡で観察した。なお、実施例５においては、バイア
ス印加用電源２８として直流バイアスの代わりに、１
３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを印加し、その自己バ
イアスの値をバイアス電圧とした。実施例３−６におい
て、平坦性が良好なダイヤモンド結晶膜が観察された。
しかしながら、比較例１においては、核発生密度が小さ
く、膜状のダイヤモンド結晶は得られなかった。また、
比較例２においては、凹凸の大きい膜状ダイヤモンド結
晶が得られた。

【００２８】実施例７本実施例ではダイヤモンド結晶の選択堆積を行った。ま
ず、シリコン単結晶基板（１インチ径、｛１１１｝面）
上に、公知の光描画法を用いて、酸化けい素（ＳｉＯ
₂ ）のパターンを形成する。パターン膜厚は０．２μｍ
で、線幅を１０μｍで１０μｍピッチとした。この基板
を公知のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置に入れ、まず、プラ
ズマ処理を行う。プラズマ処理条件は、エチルアルコー
ル（１５％）−水素−キセノン（４０％）系ガスを用
い、圧力：１Ｔｏｒｒ、マイクロ波出力：３００Ｗ、基
板バイアス：−２００Ｖ、処理時間：３０分間とした。

【００２９】続いて、同一の装置を用いてダイヤモンド
結晶を形成した。ダイヤモンド結晶の形成条件は、一酸
化炭素（５％）−水素系で、圧力：０．５Ｔｏｒｒ、マ
イクロ波出力：７５０Ｗ、基板温度８００℃、合成時間
は８時間、基板電位はアースとした。以上のようにして
得られたダイヤモンド結晶を走査型電子顕微鏡観察を行
った所、平坦性の良好なダイヤモンド結晶が酸化けい素
パターン以外の部分にのみ選択的に約４μｍ厚形成され
ていることが分かった。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明により、ダイヤモンド結晶の核発
生が増加し、平坦性の良好なダイヤモンド結晶膜が得ら
れる。更に、ダイヤモンド結晶の選択成長も可能となっ
た。これらのダイヤモンド結晶は、特に電子材料、ヒー
トシンクとしてすぐれたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイアモンド結晶の選択成長法の模式図であ
る。

【図２】マイクロ波プラズマを用いたプラズマ処理装置
の模式図である。

【図３】ダイヤモンド結晶核発生密度の基板前処理依存
性を示したグラフである。

【符号の説明】

１基体２絶縁性マスク３ダイヤモンド結晶核４ダイヤモンド結晶２１石英製反応管２２ガス導入口２３ガス排気口２４マイクロ波導波管２５メッシュ電極２６基体２７基体ホルダー２８バイアス印加用電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相合成法を用いた、ダイヤモンド結晶
の形成方法における基体への前処理法であって、少なく
とも炭素を含有する化合物のプラズマ中で基体にバイア
スを印加してダイヤモンド結晶核を形成するプラズマ処
理法において、前記プラズマ中に体積比１０％以上、８
０％以下のキセノンまたはクリプトンより選ばれた１種
以上のガスを添加することを特徴とするダイヤモンド結
晶の形成方法。
【請求項２】少なくとも表面に電気伝導層が形成され
ている基体上に絶縁性マスクパターンを形成し、更に特
許請求項１記載のプラズマ中で前記基体にバイアスを印
加してダイヤモンド結晶核を形成するプラズマ処理を施
し、更にその後に、気相合成法を用いて前記絶縁性マス
クパターン以外の部分に選択的にダイヤモンド結晶層を
形成することを特徴とするダイヤモンド結晶の形成方
法。